二氧化氯在食品行業中的應用
摘要：對近幾年來國內外將二氧化氯（ClO2）應用于食品行業的研究概況進行了綜述，包括殺菌消毒、食品保鮮、環境除臭三個方面。ClO2具有很強的氧化作用，能夠有效殺死微生物，是一種高效安全的殺菌消毒劑；可阻止蛋氨酸生成乙烯，破壞已生成的乙烯，并對動植物機體不產生毒效，在食品保鮮中具有獨特的性能優勢；可與異味物質（H2S、-SOH、-NH2等）發生脫水反應，使其迅速氧化為其他物質，具有高效的除臭作用。
關鍵詞：二氧化氯；殺菌；保鮮；除臭
食品工業是人類的生命工業，伴隨著人類社會的發展而不斷進步。在我國經濟快速發展的同時，食品安全問題日益凸現出來，與食品安全相關的名詞如瘋牛病、口蹄疫、禽流感等頻頻進入人們的視線。因此，選擇何種安全、高效的食品保鮮及殺菌劑來提高食品的安全性已成為人們普遍關心的問題。
穩定性強的ClO2是目前國際上公認的性能優良、效果最好的殺菌劑、食品保鮮劑，能有效減少食源性疾病，被WHO列為A1級安全消毒劑。由于ClO2較氯系消毒劑有許多優點，具有高度的安全性，從20世紀80年代開始，已被眾多國家批準用于食品領域。國外已研究了ClO2對萵苣［1］、青椒［2］、胡蘿卜［3］、草莓［4］等果蔬表面致病菌的抑制作用，取得良好效果。我們以前的研究也表明，ClO2氣體對蘋果表面的大腸桿菌O157：H7（Escherichia coliO157：H7）與單孢李氏菌（LiSteria monocytogenes）有優良的鈍化作用，可提高食品的安全性。隨著我國衛生安全制度的完善和人們健康意識的增強，ClO2技術在食品工業中的應用必將日趨廣泛和成熟。
1 ClO2的作用機理
1.1 殺菌機理
ClO2分子結構特點是氯原子以2個配位鍵與2個氧原子結合，其外層還存在一未成對電子，具有很強的氧化作用。ClO2對細菌及其他微生物的細胞壁有較好的吸附和透過性能，可與蛋白質中的部分氨基酸發生氧化還原反應，使氨基酸分解破壞，進而控制微生物蛋白質的合成，最后導致微生物死亡。
1.2 保鮮機理
ClO2能阻止蛋氨酸分解成乙烯，且能破壞已形成的乙烯，從而延緩腐爛，同時可以控制腐敗菌，但不與脂肪酸反應，不影響食品的品質。
1.3 除臭機理
惡臭物質可大體分為兩類，一類為含-S-基的硫系化物，例如（NH4）2S、H2S、（CH3）2S、CH3SH等，這些化合物接觸到ClO2后，-S-基被迅速氧化，消除惡臭。另一類不帶-S-基的氮系化合物如NH3、C2H2NH2、（CH3）2NH、氮的氧化物等，ClO2與它們接觸1～2min，也可將它們氧化，消除惡臭。
2 ClO2在食品行業中的應用
2.1 ClO2在果蔬產品中的應用
2.1.1 ClO2應用于果蔬保鮮
將ClO2用分子篩吸附，連同果蔬置于密封袋中，可達到良好的保鮮貯藏效果。Tsai等人［5］利用7.8mg/L的C1O2保鮮番茄，處理10min可以顯著減少番茄的腐敗，而且沒有任何化學物質殘留，不破壞番茄的表皮顏色。Hodges使用5mg/L的ClO2保鮮菠菜，可使之在10℃下保存16d以上，葉綠素的損失較小。ClO2可有效殺滅擴展青霉和梨形毛霉等腐敗菌從而防止梨的腐爛；對大久保桃也具有較好的保鮮效果，能夠控制桃果實的褐變和腐敗，并能夠減緩失重速率，保持果實的硬度。
2.1.2 ClO2對果蔬表面致病菌的控制
ClO2可以殺滅果蔬表面的致病菌從而提高果蔬在食用時的安全性。8mg/L ClO2處理草莓120min可使其表面的沙門氏菌減少4.4log。Rodgers SL等研究發現用5mg/LC1O2處理蘋果、萵苣、草莓、哈密瓜15s可使其表面大腸桿菌O157：H7和李斯特菌的減少量均大于5log［6］。3mg/L的ClO2處理30min可以使青椒表面的李斯特菌減少6log。
2.2 ClO2在畜禽制品中的應用
畜禽屠宰后其體表的原始菌和環境中的微生物會在其上大量繁殖，存在著極大的食品安全隱患。經ClO2溶液浸泡的畜禽，可有效控制微生物生長，延長貯藏期，并能保持鮮美的口味。100～200mg/L的ClO2處理2min后的醬鴨，其保存時間在常溫下可達26～30d，品質仍能保持較好。經穩定性ClO2處理的雞肉在5℃下，可有效地延長貯存期。Pohlman、Jimenez-Villarreal［7，8］用ClO2處理絞碎牛肉，可以減少大腸桿菌和沙門氏菌，提高牛肉食用的安全性，且對牛肉的顏色和風味沒有影響，可以保持或延長牛肉餡餅的貨架期。
2.3 ClO2在水產品中的應用
ClO2可有效控制水產品上的微生物，使其保鮮時間大大延長并提高食用的安全性。ClO2處理可防止對蝦捕獲后蝦體的變黑和腐敗，使其在0℃的保鮮時間長達8～10d。40mg/L的ClO2清洗小龍蝦可使需氧菌的數目減少4log，且無氯殘留。Shin JH［9］等用100mg/L的ClO2使魚肉表面的大腸桿菌O157：H7、沙門氏菌和李斯特菌分別減少4.8、2.6和3.3log，提高了其食用的安全性。
2.4 ClO2在奶制品中的應用
鮮牛乳經過50～100mg/L ClO2處理后，在30℃條件下可保存24h，顯著延長了鮮牛乳的保鮮時間，而且ClO2在3～4h內衰減完畢，不會影響鮮牛乳的各種理化指標［10］。在初乳中添加0.5%ClO2溶液，可保鮮3個月不發生霉變。Boddie用ClO2處理牛乳，可以減少其中80%～90%的奧里斯葡萄狀球菌和鏈球菌，延長貯藏期。在牛奶的加工過程中，ClO2還用于生產設備、車間環境、包裝容器的殺菌以及無菌水的制作，均取得了良好的效果。胡濱等研究發現在對車間環境殺菌時當ClO2在空氣中的濃度達到4mg/m3，即可殺滅99%以上的細菌、病毒、霉菌。可見ClO2可有效控制奶制品生產過程中的微生物，并延長牛乳的保鮮時間，從而確保了奶制品的正常生產及產品質量。
2.5 ClO2在啤酒生產中的應用
ClO2在啤酒制麥行業是一種高效安全消毒劑和漂白劑，200mg/LClO2能有效抑制麥芽生產過程中霉菌的生長繁殖，提高麥芽質量。與常用的漂白粉、甲醛相比，ClO2因其無色、無味、無刺激、無腐蝕，大大改善了工人的操作條件，而且由于其具有除臭效果，還能減少室內異味。另外，ClO2還能處理含酚廢水，將水中的多酚氧化成醌式直鏈酸，對浸麥水中多酚濃度降低起重要作用，有利于更多地浸出大麥多酚物質，降低麥芽色度，提高麥芽質量。
零東寧［10］將ClO2用于自釀啤酒生產中第5或第6代酵母泥的清洗以除去雜菌，使其可繼續使用2～3代仍可保持啤酒的原有品質，從而降低了生產成本。此外，ClO2還被用于啤酒生產中無菌水的制作以及制麥過程、工藝管道、生產設備和生產車間環境的殺菌。
2.6 ClO2在食品包裝中的應用
固體ClO2是利用自身緩慢釋放出來的ClO2氣體殺菌，因此將固體ClO2用于食品包裝與傳統方式相比有許多優點：①ClO2氣體本身擴散能力強、活性高，不需要任何專用設備即可完成消毒殺菌，而且在常溫常壓下即可使用，適用于任何包裝材料；②低濃度ClO2氣體無色、無味，不會給顧客帶來任何不愉快的感覺；③固體ClO2本身不與食品直接接觸，不會造成對食品的二次污染，而且可直接封裝在包裝箱、袋內，不再會有空氣的二次污染；④ClO2氣體的有效釋放時間長，不會給細菌、霉菌留下生存機會。
在國外ClO2被用于雞肉制品的包裝中，有效控制了沙門氏菌等致病菌［11］。此外，ClO2還被用于食品包裝用的袋、箱、瓶、罐、盒等用品的殺菌、消毒。
2.7 ClO2在飲料生產中的應用
飲料在生產過程中一般只進行一次殺菌，飲用時不再經過殺菌處理；飲料含有豐富的營養，是微生物生長的良好培養基，而且絕大多數飲料產品的生產過程操作復雜易受微生物的污染。所以微生物的控制在飲料生產中占有非常重要的地位，直接關系到消費者的身體健康和生命安全。ClO2在飲料生產中的應用主要體現在：①原料微生物的控制；②生產設備的殺菌。包括管路系統的殺菌和工器具、容器、設備、生產線的殺菌；③生產環境的空氣、地面、墻壁的殺菌；④操作人員的手、服裝、織物、運奶車、靴池等消毒。
2.8 ClO2應用于環境除臭
ClO2除用于上述食品微生物的控制及保鮮外，還用于除臭。它已被制成產品用于家用冰箱、工業冷庫的脫臭。ClO2作為脫臭劑與福爾馬林、硫黃、酚類及其它有機氯相比，不僅本身無味，用后亦無殘留氣味，食品、果蔬在庫房內也無需遷出就可進行除臭消毒，使用方便、快速。Kastner［13］將ClO2用于畜產品加工廠異味的去除，取得了良好的效果。
3 ClO2在食品行業中的應用前景
近年來，隨著人民生活水平的提高和對健康的關注，人們對于食品的安全性要求越來越高，而且食品安全性問題已成為制約我國食品走向國際的重要因素，因此，提高食品的安全性已成為食品行業急需解決的問題。ClO2是A1級安全消毒劑，具有很強的殺菌能力；同時殺菌過程不產生有害物質，不影響食品的風味和外觀品質，是目前國際上公認的性能優良的食品保鮮劑。世界上許多國家將其廣泛用于食品加工的各個領域，取得了良好的效果，但在我國這方面的研究和應用還比較少。隨著技術的發展和研究的深入，穩定性ClO2在我國的食品加工領域中必將得到越來越廣泛的應用。
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